JP2020040333A - インクジェット記録装置用の記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】接合面における接合劣化が進行することを抑制して、汚損等を発生させることのない、高品質なインクの吐出を行うことのできるインクジェット記録装置用の記録ヘッドを提供すること。【解決手段】天板４７を接合されてインクを吐出するノズルが形成されると共にインク流路内にインクの吐出圧力を発生させるヒータが埋設されているヒータ基板４６を備えるインクジェット記録装置用の記録ヘッド２１であって、天板に、ノズルに連通する共通液室３３やインクタンクに連通するインク供給口３４とは別に形成する接合空間５２に接着剤を充填することで接合材５３がヒータ基板４６に接合されている。【選択図】図９

Description

本発明は、インクの漏れを信頼性高く抑制して高品質にインクを吐出するインクジェット記録装置用の記録ヘッドに関する。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク流路内の圧力を制御することによりノズルからインクを吐出して画像を記録形成するようになっている。近年の記録ヘッドでは、シリコンウェハ上に半導体プロセスでインク流路等を形成して天板を接合することによって高密度にノズルを形成することにより高精細な画像記録を実現している（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の記録ヘッドは、ノズルに連通するインク流路が形成されているシリコン製部材に天板を接合することによりインク流路が形成されている。

特開２００６−４３９５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の記録ヘッドにあっては、インク流路のシリコン製部材と天板との接合面に接合不良が生じる場合があり、その場合には、インク流路からインクが漏れるリークが発生する。この記録ヘッドでは、そのインクリークが生じると、液室の気密性劣化に起因するインクの吐出精度の低下と共に記録媒体の汚損等が発生してしまう場合がある。

特に、例えば、ノズル形成面を精度良く作製しようとする場合には、そのノズルの形成面を構成する部材の角同士を高精度に突き合わせて接合することにより、ノズル形成面自体を高品質な平面に接合して形成することができる。また、その背面側の接合面の外側には封止材を存在させてインクリークを生じ難くすることができる。

これに対して、ノズルの並列方向の両端側の接合面では、ノズル形成面側から背面側に向かう側辺側に位置することから、その側辺全体での接合面間距離を一定にして接合品質を確保することが難しく、接合不良の発生の可能性が高くなってしまう。すると、その接合不良箇所にインクが侵入して経時劣化による剥離などが生じることによってインクリークを発生させてしまう場合がある。

そこで、本発明は、接合面における接合劣化が進行することを抑制して、汚損等を発生させることのない、高品質なインクの吐出を行うことのできるインクジェット記録装置用の記録ヘッドを提供することを目的としている。

上記課題を解決するインクジェット記録装置用の記録ヘッドの発明の一態様は、インクを吐出するノズルと、該ノズルから吐出させる前記インクを溜めるインク溜まりと、該インク溜まり内に前記インクの吐出圧力を発生させる圧力発生手段と、前記インク溜まりから前記ノズルに連通するインク吐出流路が形成されるインク吐出部材と、を備えるインクジェット記録装置用の記録ヘッドであって、前記インク吐出部材は、接合材により接合されて前記インク吐出流路を形成する複数の接合部材により構成され、前記接合部材の接合面の少なくとも一面に、前記接合材を注入可能に開口する注入開口部が形成されていることを特徴とするものである。

このように本発明の一態様によれば、インク吐出部材を構成する接合部材の接合面に形成されている注入開口部に接合材を注入して接合させることができる。また、接合面での剥離などの連続する接合不良が進行することを注入開口部の接合材によって制限することができる。

したがって、インク吐出部材における接合面でインクリークが発生してしまうことを抑制することができ、吐出不良や汚損等を発生させることなく、高品質なインクの吐出を行うことのできるインクジェット記録装置用の記録ヘッドを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置を適用したプリンタの一例を示す概略全体構成図である。 図２は、インク系統を説明する概念接続図である。 図３は、記録ヘッドを示す外観斜視図である。 図４は、記録ヘッドの内部構造を示す図であり、（ａ）は各部のレイアウトを示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。 図５は、記録ヘッドのノズル付近の構造を示す一部破断拡大斜視図である。 図６は、記録ヘッドのインク吐出部材の構成部品の天板を示す斜視図である。 図７は、図６に示す天板の製造工程を示す断面図である。 図８は、図６に示す天板とヒータ基板との接合を説明する断面図である。 図９は、インク吐出部材のインク供給部材との接合を示す断面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る記録ヘッドにおける天板のヒータ基板との接合を説明する断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図９は本発明の第１実施形態に係る記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置を適用したプリンタの一例を示す図である。

＜プリンタの基本構成＞
図１において、プリンタ（インクジェット記録装置）１００は、接続されているホスト装置２００から送られてくる画像データに基づいて各色インクを吐出することによりロール紙Ｐに画像を記録形成する。ここで、ホスト装置２００は、表示装置のモニタ２０１やキーボード２０２などの操作入力機器が接続されて各種情報処理を実行可能な、所謂、パーソナルコンピュータにより構成されている。なお、本実施形態では、記録媒体の一例として、ロール状のロール紙Ｐを用いて説明するが、これに限るものではなく、例えば、所定のサイズにカット済みのカット紙など他の形態であってもよい。また、紙以外の記録媒体に画像形成するプリンタに適用してもよいことは言うまでもない。

プリンタ１００は、用紙搬送ユニット１０と、画像記録ユニット２０と、制御ユニット５５とを備えて構築されている。プリンタ１００は、用紙搬送ユニット１０が記録媒体としてセットされるロール紙Ｐを引き出して画像記録ユニット２０による画像形成位置Ａｐを通過させるように搬送しつつ、そのロール紙Ｐを適宜に不図示のカッタにより切断して装置外に搬出する。プリンタ１００は、制御ユニット５５がホスト装置２００に各種情報をやり取り可能に接続されて、用紙搬送ユニット１０や画像記録ユニット２０などを駆動制御することにより、受け取った画像データを後述する各色に展開してロール紙Ｐに画像記録する。

用紙搬送ユニット１０は、巻き戻しの負荷が加えられているロール紙Ｐを引出ローラ対１１が挟み込んで送り出すように引き出し、そのロール紙Ｐを搬送ローラ１２が搬送ベルト１３との間で挟み込むようにして画像形成位置Ａｐに給送する。この搬送ユニット１０は、搬送ローラ１２との間に挟まれて搬送ベルト１３に支持されつつ画像形成位置Ａｐに送り出されることにより、画像形成されたロール紙Ｐを搬出ローラ１４との間に挟み込むようにして受け取って装置外に搬出する。ここで、搬送ベルト１３は、搬送ローラ１２や搬出ローラ１４とローラ対を構成する位置に配置されている巻き掛けローラ１５ａ、１５ｂと、搬送モータ１６の駆動軸の駆動ローラ１６ｄとに巻き掛けられて搬送方向に回転駆動するように設置されている。なお、この搬送ベルト１３は、テンションローラ１５ｔが押し付けられて一定の張力を保つように設置されている。

画像記録ユニット２０は、インクジェット記録方式を採用する各色の複数の記録ヘッド２１を備えて構築されている。記録ヘッド２１は、インクタンク２１Ｔ（図２を参照）内の各色インクＩを下面側のロール紙Ｐに対面するノズル形成面２１ａのノズル２２（図３〜図５を参照）から粒状のインク滴として吐出することによりロール紙Ｐに画像形成する。記録ヘッド２１は、ロール紙Ｐの搬送方向Ａと直交する紙幅方向をノズル列とするように複数個のインクのノズル２２が整列されている。すなわち、記録ヘッド２１は、ロール紙Ｐの紙幅一杯を画像形成領域としてカバーする、所謂、フルラインヘッドの長尺形態に形成されている。

ここで、記録ヘッド２１は、ノズル２２に連通するインク流路３９（インク溜まり）に設置されている電熱変換素子（ヒータ４６Ｈ）に通電して瞬間的に気泡（圧力）を発生させ（図５参照）、そのノズル２２からインク滴を吐出させるサーマル方式を採用する。この記録ヘッド２１は、サーマル方式に限らず、例えば、インク流路の容量を瞬間的に変化させる圧電素子（ピエゾ素子）を圧力発生手段として設置して、そのノズル２２からインク滴を吐出させるピエゾ方式を採用してもよいことはいうまでもない。

この記録ユニット２０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色インクＩに別個の記録ヘッド２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋを備えている。この記録ユニット２０では、ロール紙Ｐの搬送方向Ａの上流側から下流側に向かって画像形成に適した順位で画像形成するように、記録ヘッド２１Ｋ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙが順次に並列されている。これにより、記録ヘッド２１は、ロール紙Ｐの搬送に合わせてブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色インクＩを選択的に吐出して順次に重ねることによりロール紙Ｐの一面側にフルカラー画像を記録形成することができる。

また、記録ユニット２０は、記録ヘッド２１のノズル形成面２１ａを覆う着脱可能なキャップ２３と、そのノズル形成面２１ａを拭って付着物等を除去することにより清浄にするブレード２４とが取り付けられている。ここで、キャップ２３とブレード２４は、記録ヘッド２１が図１中に矢印Ｂで示す上下方向に移動された後に水平方向に相対移動されることにより、ノズル形成面２１ａ側を閉塞し、また、その清掃を行うようになっている。

キャップ２３は、記録ヘッド２１のノズル形成面２１ａに移動して取り付けられることにより、そのノズル形成面２１ａとの間に閉塞空間を形成する。これにより、記録ヘッド２１は、キャップ２３が取り付けられることによって、ノズル形成面２１ａを外気から遮断して無用な付着物や乾燥の促進をできるだけ回避することができる。ここで、記録ヘッド２１は、キャップ２３により形成されるノズル形成面２１ａとの間の閉塞空間を後述するように負圧や正圧にすることによってノズル２２内のインクＩやインクタンク２１Ｔ内のインクＩの品質や量を調整することができる。

ブレード２４は、記録ヘッド２１のノズル形成面２１ａに対面接触しつつ移動して残留するインクなどの付着物を拭って清掃する。これにより、記録ヘッド２１は、ブレード２４によりノズル形成面２１ａを清浄に保つことができ、残留インクなどによりロール紙Ｐが汚損してしまうことを回避することができる。ここで、記録ヘッド２１のノズル形成面２１ａは、ブレード２４により清浄に拭き取ることができるように、段差等なくノズル２２のみが開口する高品質な平面（フェイス面）に加工されている。

ところで、記録ユニット２０は、図２に示すように、記録ヘッド２１内のインクタンク２１Ｔに貯留されている各色インクＩを個々のノズル２２から吐出する。この記録ヘッド２１には、プリンタ１００の下部に配置されているイエロー（Ｙ）などの各色のインクカートリッジ２６がチューブよりなるインク流路２１Ｒｉを介してインクタンク２１Ｔに各色インクＩを補充・充填可能に接続されている。この記録ヘッド２１は、インクタンク２１Ｔ内におけるインク残量を、制御ユニット５５に接続されている残量センサ５９がインクＩの液面高さを検出することにより取得される。その制御ユニット５５は、図示することを省略するＣＰＵや各種メモリを備えて、取得したインク残量に応じて適宜にインクＩの補充・充填制御等を実行する。なお、残量センサ５９は、インクタンク２１Ｔの最深部まで延長されている共通導線５９ａおよび空検知導線５９ｂと、その最上部に位置する満杯検知導線５９ｃとを備えて、制御ユニット５５に接続されている。この残量センサ５９は、導線５９ａ、５９ｂ間で液面下限センサを構成して、導線５９ａ、５９ｃ間で液面上限センサを構成して、それぞれインクタンク２１Ｔ内でのインクＩの浸漬に応じた液面高さ検出信号を出力する。

この記録ユニット２０は、インクカートリッジ２６に加えて廃インクタンク２７Ｔが設置されている。廃インクタンク２７は、キャップ２３および記録ヘッド２１のノズル形成面２１ａの間に形成される閉塞空間と連通可能に、そのキャップ２３に廃インク流路２７Ｒｄを介して接続されている。また、廃インクタンク２７は、記録ヘッド２１内のインクタンク２１Ｔにエア流路２７Ｒａを介して連通可能に接続されている。これら廃インク流路２７Ｒｄとエア流路２７Ｒａは、制御ユニット５５により駆動制御されるポンプ２８Ｄ、２８Ａがそれぞれ設置されている。

これにより、記録ヘッド２１は、ポンプ２８Ｄが駆動されてキャップ２３とノズル形成面２１ａとの間の閉塞空間が廃インク流路２７Ｒｄを介して負圧にされることでノズル２２内の増粘等した劣化インクが吸引されて廃インクタンク２７に廃棄される。この記録ヘッド２１では、ノズル２２の劣化インクの吸引廃棄により吐出インクの品質が回復される。このとき、記録ヘッド２１では、ノズル２２内の劣化インクの吸引時にエア流路２７Ｒａを介して空気が流入される。

また、記録ヘッド２１は、ポンプ２８Ａが駆動されてインクタンク２１Ｔ内がエア流路２７Ｒａを介して負圧にされることでインクカートリッジ２６内のインクＩがインク流路２１Ｒｉを介してインクタンク２１Ｔに補充充填される。

ここで、インク流路２１Ｒｉは供給フィルタ２９Ｉを介してインクタンク２１Ｔに流体流通可能に接続されており、インクＩの補充時などにインクカートリッジ２６側から微細な気泡や塵埃等の異物が侵入することを防止されている。エア流路２７Ｒａは排出フィルタ２９Ｄを介してインクタンク２１Ｔに流体流通可能に接続されており、ノズル２２の吸引時などにインクタンク２１Ｔ内に塵埃等の異物が侵入することを防止されている。

＜記録ヘッドの構造＞
記録ヘッド２１は、図３の外観斜視図に示すように、ベースプレート３１を取り付けたインク供給ケース本体３２Ｈにケースカバー３２Ｃを液密に接合することにより、インクタンク２１Ｔなどの内部構成をインクＩの漏れなく内蔵している。なお、記録ヘッド２１は、長手方向両端部に備えるネジ孔３２ｎにより不図示の移動機構にネジ止めして設置される。

ここで、記録ヘッド２１は、簡単に説明すると、図４の内部構成図に示すように、構造要素各部がそれぞれレイアウトされている。ここで、図４（ａ）は、ケースカバー３２Ｃを外した状態のインク供給ケース本体３２Ｈを示す平面図である。図４（ｂ）は、ケースカバー３２Ｃを取り付けた状態の図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図４（ｃ）は、ノズル形成面２１ａ付近を拡大した図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

この記録ヘッド２１は、ノズル形成面２１ａに並列されている複数のノズル２２に連通する共通液室３３にインク供給口３４を介してインクタンク２１Ｔに連通されている。インクタンク２１Ｔは、第１液体供給室３５と第２液体供給室３６に連通している。第１液体供給室３５は、供給フィルタ２９Ｉを介して供給ジョイント３７Ｉに連通し、外部のインクカートリッジ２６に繋がるインク流路２１Ｒｉ（チューブ）に連通している。第２液体供給室３６は、その供給フィルタ２９Ｉを介在させて第１液体供給室３５をインクタンク２１Ｔに繋がる後述の液体供給路３８に連通させている。

また、インクタンク２１Ｔは、一部領域が気液分離部４１として機能し、この気液分離部４１にはエア流路として機能する空気室４２が連通している。インク供給口３４は、最上部が気液分離部４１として機能するメインインク供給室傾斜面４３を備えている。このメインインク供給室傾斜面４３の最上部の開口が気液分離部４１として機能し、また、反対側の最下部の開口が液体連通部４４として機能する。このインクタンク２１Ｔは、気液分離部４１の延長上にエア連通部４５、空気室４２および排出フィルタ２９Ｄを介して排出ジョイント３７Ｄに連通し、外部の廃インクタンク２７に繋がるエア流路２７Ｒａ（チューブ）に連通している。

このインクタンク２１Ｔは、メインインク供給室傾斜面４３の最下部開口の液体連通部４４を介して上方に延長されてインク供給路として機能する液体供給路３８を備える。その液体供給路３８は、延長上に供給フィルタ２９Ｉを介在させて外部に連通させる供給ジョイント３７Ｉに繋げるように近傍まで管状を成すように形成されている。ここで、この供給フィルタ２９Ｉは、液体供給室３５、３６の二室に分離するように設置されている。なお、残量センサ５９は、この気液分離部４１内に突出する形態で実装されている。

また、ベースプレート３１は、セラミックで作製されており、シリコンウェハにより作製されたヒータ基板４６が取り付けられて支持している。ヒータ基板４６は、後述の流路壁４６Ｗ間に埋設されている上述のヒータ（電熱変換素子）４６Ｈに通電することによって（図５を参照）サーマル方式によりノズル２２からインクを吐出する。このヒータ基板（接合部材）４６にシリコン製の天板（接合部材）４７が接合されることによりノズル２２を備えるインク吐出部材４０が形成されてベースプレート３１に積層接着されている。このヒータ基板４６と天板４７の端面側がノズル形成面２１ａ（フェイス面）として機能する。なお、ヒータ基板４６、天板４７およびベースプレート３１は、例えば、銀ペーストなど熱伝導率の高い接着剤を厚さ２μｍ程度の接着層として、発生する熱を効果的に逃がすように積層接着（接合）するのが好ましい。

このベースプレート３１は、ヒータ基板４６と電極４６Ｅを介してボンディングワイヤ４８Ｗなどで接続する電気配線基板（ＰＣＢ）４８が不図示の両面テープなどで貼付されて支持されている。その天板４７の上面にはインク供給部材５０が接合されている。このインク供給部材５０は、インク供給ケース本体３２Ｈとケースカバー３２Ｃとが互いに押し当てられてネジ止めされることにより固定されている。このケースカバー３２Ｃがインク供給ケース本体３２Ｈの上面を塞ぐことにより、後述する液室や流路（インク供給路など）等が形成される。なお、このインク供給ケース本体３２Ｈとケースカバー３２Ｃとの接合は、主に接着性の観点からエポキシ系の接着剤などを用いて行うのが好ましい。インク供給部材５０としては、成形性、剛性、耐熱性の観点から、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドとポリフェニレンエーテルのアロイ、ポリフェニレンエーテルとポリスチレンのアロイなどを用いたものが好ましい。

＜記録ヘッドのノズル周辺構造＞
記録ヘッド２１は、図４（ｃ）の一部拡大断面立面図および図５の一部拡大斜視図に示すように、天板４７がヒータ基板４６の接合面側の流路壁４６Ｗに接合されることによりノズル２２の開口するノズル形成面２１ａが形成される。このノズル形成面２１ａは、上述の清浄化処理時に、ブレード２４により残留インクなどを十分に拭き取ることができるように、ヒータ基板４６と天板４７との角部同士を突き合わせるように接合して段差のない平坦なフェイス面に形成されている。

この記録ヘッド２１は、インクタンク２１Ｔからインク供給口３４と共通液室３３とを経てノズル２２に繋がるインクＩの流路（インク溜まり）３９が流路壁４６Ｗ間毎に形成されている。ノズル２２は、ヒータ基板４６のヒータ４６Ｈが埋設されているヒータ面４６ｈおよび一対の流路壁４６Ｗと、天板４７との間に囲まれて管状に形成されたインク流路（インク吐出流路）３９の一端側に開口している。このインク供給口３４および共通液室３３は、天板４７の表裏に貫通する形態で形成され、その天板４７がヒータ基板４６（流路壁４６Ｗ）に接合されることによりインク流路３９に連通してノズル２２にインクタンク２１Ｔ内のインクＩを吐出可能に供給する。なお、ヒータ基板４６の共通液室３３から流路壁４６Ｗ間のインク流路３９に繋がる箇所には、天板４７に突き当たる程度に突出する突起４６Ｐが複数形成されており、インクＩに塵埃などが混入した異物の通過を制限してノズル２２の詰まりを未然に防止する。

また、記録ヘッド２１の共通液室３３は、天板４７のヒータ基板４６に対面する側に形成されており、インクタンク２１Ｔ側のインク供給口３４の背面側に位置している。この共通液室３３は、ノズル２２の反対側のヒータ基板４６に形成されている液室枠部材５１が天板４７に液密に接合されることにより閉塞されて、そのヒータ基板４６に接続されるＰＣＢ４８側へのインクＩの流出を規制されている。

ここで、ヒータ基板４６の流路壁４６Ｗ間のインク流路３９毎のヒータ面４６ｈに埋設されているヒータ４６Ｈは、例えば、厚さが０．０１〜０．５μｍでシート抵抗が単位正方形当たり１０〜３５０Ω程度の窒化タンタル等の抵抗体である。このヒータ４６Ｈは、これに限るものではなく、ホウ化ハフニウムなどで形成されたものでもよく、その厚さやシート抵抗も特に限定されるものではない。また、ヒータ４６Ｈは、図示することを省略するが、両端部に通電用のアルミニウム等からなる電極配線が接続されて、その一方にはゲート素子等を含む回路からなる制御用ＩＣにより制御されて、通電をオン／オフするスイッチングトランジスタが接続されている。

ところで、天板４７は、ノズル２２の大きさのばらつきが小さいノズル形成面２１ａになるように、ヒータ基板４６の流路壁４６Ｗ側で双方の角部同士を突き合わせた状態で、そのヒータ基板４６の液室枠部材５１も含めて互いの接合面を対面接触させて接着する手順で接合作業が行われる。このことから、記録ヘッド２１では、ヒータ基板４６の流路壁４６Ｗ側よりも液室枠部材５１側で天板４７との間に隙間が生じ易い。特に、本実施形態の記録ヘッド２１のようにノズル２２をロール紙Ｐ（記録媒体）幅程度に並列させる長尺ヘッドの場合には隙間なく接合作業をすることが難しく隙間が生じ易い。

このような記録ヘッド２１では、ヒータ基板４６とＰＣＢ４８とを電気接続する電極４６Ｅやボンディングワイヤ４８Ｗなどを外部環境から保護するために接着剤と同様の封止材をヒータ基板４６の液室枠部材５１側に充填している。このため、天板４７の背面４７ｂ側の隙間は、その封止材により閉塞されている。

しかしながら、ヒータ基板４６と天板４７のノズル２２の並列方向の両端側側面には、その封止材が充填されることはないことから、その僅かな隙間からインクＩの漏れ（リーク）が生じ易い。また、その両端部の隙間が外部まで至っていない場合でも、その隙間に浸入するインクＩとの接触で接着剤（接合材）の劣化（剥離等）が外部に向かって進行してしまう可能性もある。

＜本実施形態の天板構造＞
そこで、本実施形態の記録ヘッド２１の天板４７は、図６に示すように、両端側の端部領域４７Ｂに後述する接合空間（注入開口部）５２が形成されている。天板４７は、長手方向に並列する共通液室３３が一面側に開口するように形成されており、上述するように、その共通液室３３の背面側に開口して連通するインク供給口３４が形成されている。なお、天板４７は、共通液室３３がインク流路３９を介してノズル２２に連通し、また、インク供給口３４がインクタンク２１Ｔに連通することにより、ノズル２２からのインクＩの吐出を確保する部材として機能する。

天板４７は、その共通液室３３とインク供給口３４とが記録ヘッド２１のノズル２２の並列方向の複数個所に対応するように連続形成されている長尺矩形の板状部材である。この天板４７には、そのノズル２２の開口準備されていない両端側の端部領域４７Ｂに、共通液室３３やインク供給口３４のように別部材の流路に連通することなく、両面側に開口して連通する接合空間５２が形成されている。天板４７の接合空間５２は、インク供給口３４と概略同一形状（大きめでもよい）に開口して、例えば、上記の接着剤や封止材を接合材５３として充填貯留させることで両面側に位置するヒータ基板４６とインク供給部材５０との開口面積全体での接合を可能にする。

これにより、上述するように、天板４７とヒータ基板４６との両端側では、その接合面に僅かな隙間が形成され、その隙間にインクＩが浸入すると劣化が促進されるが、ヒータ基板４６に密着接合する接合材５３により両端側外方への進行が阻止される。具体的には、天板４７は、両端側の端部領域４７Ｂの接合空間５２に充填される接着剤や封止材の接合材５３によりヒータ基板４６に接合される。このため、天板４７の共通液室３３に隣接する端部領域４７Ｂに向かう側のヒータ基板４６との接合面に接合空間５２の接合材５３が密着接合している。

なお、接合空間５２は、天板４７に限るものではなく、ノズル形成面２１ａ以外の面に形成して、一定量の接着剤や封止材を充填して接合可能にすればよい。ただし、接合空間５２は、天板４７に形成するのが充填作業をし易くして好適である。その接着剤や封止材は上記と別種の接合材としてもよいことは言うまでもない。また、天板４７のインク供給部材５０との接合面には、複数の溝等を形成して接着による接合強度を強化してもよい。

この天板４７は、図７の工程図に示すように、シリコンウェハ６２を用いた半導体製造プロセスにより作製されている。

まず、この製造プロセスでは、両面が酸化膜６１で覆われたシリコンウェハ６２の表面側、すなわち、インク供給口３４や接合空間５２の形成面にポジ型フォトレジスト６３をスピンコートにより塗布する（図７（ａ））。次いで、そのシリコンウェハ６２のポジ型フォトレジスト６３に図示しないマスキングを介して紫外線を照射した後に、これを現像してポジ型フォトレジスト６３のパターニングを行う（図７（ｂ））。次いで、ポジ型フォトレジスト６３のパターニングにより露出している酸化膜６１をエッチングにより除去する（図７（ｃ））。同様に、そのシリコンウェハ６２の裏面側、すなわち、共通液室３３や接合空間５２の形成面でも、酸化膜６１をエッチングにより除去した後に、ポジ型フォトレジスト６３を除去する（図７（ｄ））。これにより、シリコンウェハ６２は両面の酸化膜６１の形成領域外にインク供給口３４や共通液室３３や接合空間５２の開口パターニングが形成される。

この後に、シリコンウェハ６２の両面に残る酸化膜６１をマスクとして異方性エッチングを施して、表裏に連通するインク供給口３４および共通液室３３に加えて、接合空間５２をその両面側に開口させる（図７（ｅ））。次いで、シリコンウェハ６２の表裏両面に残る酸化膜６１を全てエッチングにより除去して天板４７を作製する（図７（ｆ））。そして、この天板４７を上述の接着層によりヒータ基板４６と接合することで、インク吐出部材４０として記録ヘッド２１に組み付ける部品とする。

ここで、天板４７には、例えば、上記の製造プロセス中に、接合空間５２とは別に、接着剤のスムーズな注入やエアの混在を抑制するために、その接合空間５２に連通する不図示のエア抜き口を設けることが好ましい。これにより、接着剤や封止材の注入が接合空間５２内の残留空気により妨げられることを回避することができ、接合材５３を天板４７とヒータ基板４６とに信頼性高く密着させて接合させることができる。なお、このエア抜き口もノズル形成面（フェイス面）２１ａと異なる面に配置することが好ましい。これにより、注入する接着剤や封止材がエア抜き口からはみ出したとしてもノズル形成面２１ａの平面度を劣化させることを回避することができ、残留インクを除去するためのブレードを用いたワイプ動作をスムーズに行うことができる。

＜本実施形態の天板４７の接合工程＞
そして、天板４７およびヒータ基板４６を接合したインク吐出部材４０は、後述の接合作業によりベースプレート３１に接合されて記録ヘッド２１の組み立て部品に作製される。

まず、この接合作業では、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、天板４７およびヒータ基板４６のインク吐出部材４０を上述の接着剤を用いる接合作業によりベースプレート３１に接着接合する。次いで、このインク吐出部材４０のヒータ基板４６のヒータ４６ＨにＰＣＢ４８をワイヤボンディングにより電気接続する。次いで、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示すように、インク吐出部材４０の露出する天板４７の接合空間５２内に、例えば、ディスペンサなどにより上述の接着剤や封止材を充填してヒータ基板４６側にその接着剤の接合材５３を接着接合させる。また、天板４７のノズル形成面２１ａの背面４７ｂ側に位置してヒータ基板４６とＰＣＢ４８との間のワイヤボンディングを埋めるように、同一の（同一でなくてもよい）接着剤をディスペンサなどから吐出して封止する。

ここで、この接着剤や封止材としては、特に限定されないが、例えば、硬化した後に弾性体となるシリコーン系材料を選択するのが接合状態を維持することができて好ましい。これにより、天板４７とヒータ基板４６との接合面における熱伝導効率や熱変形応力を確保して製造時に発生する両端部における損傷を抑制することができる。なお、接着剤や封止材は、例えば、モメンティブ（登録商標）製のＴＳＥ３９９やＴＮ３７０５、セメダイン（登録商標）製のスーパーＸシリーズ、スリーボンド（登録商標）製のＴＢ１５３９やＴＢ１２２４Ｇ、コニシ（登録商標）製のＳＬ２２０ＬＢなどが挙げられる。また、接着剤や封止材としては、エポキシ系材料も好適に使用でき、このエポキシ系材料は架橋構造を作り易く、インクによる経時劣化が起こり難く好適である。このエポキシ系材料の接着剤や封止材の場合には、天板４７とヒータ基板４６との密着性不足によるインクリークを長期間抑制することができる。例えば、このエポキシ系の接着剤としては、味の素ファインテクノ製のＡＥ−４００シリーズやＡＥ−９００シリーズ、スリーボンド製のＴＢ２２１７ＨやＴＢ２２０２、ヘンケル（登録商標）製のＤＰ１００６や２０２５ＪＨなどが挙げられる。

この後に、インク吐出部材４０の天板４７の接合空間５２内などに吐出注入等した接着剤や封止材（接合材５３）の硬化処理を施す。なお、この接着剤の硬化処理としては、種別によって異なるが、常温硬化や加熱硬化で行うことができる。このときに、加熱硬化を行う場合は、ＰＣＢ４８の熱劣化を抑制するために、ＰＣＢ４８をベースプレート３１に貼り付ける前に行うようにするのが好ましい。

＜本実施形態のインク吐出部材４０の接合工程＞
このベースプレート３１に接合した天板４７を備えるインク吐出部材４０は、その天板４７にインク供給部材５０が接合されてネジ止めされることにより接合空間５２を閉塞されて記録ヘッド２１に組み付けられる。

まず、この接合作業では、図９に示すように、天板４７の上面４７ｕに液状の上記の接着剤や封止材を塗布して接合層５４Ａを形成し、その上面４７ｕにインク供給部材５０の下面５０ｂを位置決めしつつ押し当てて、その状態を維持するようにネジ止め固定する。この接合層５４Ａは、天板４７とインク供給部材５０との間で押し潰されつつ、その両面４７ｕ、５０ｂにおける表面粗さや部材間の隙間に接着剤が浸入することにより所望の強度で接合するとともに、その隙間を封止する。

このとき、接合層５４Ａは、天板４７とインク供給部材５０の部材間に浸入して隙間を埋めて行く。このうちのインク供給部材５０は、図４（ｃ）に示すように、天板４７のノズル形成面２１ａよりも奥まっているとともに、接合層５４Ａの接着剤は、表面張力によってそのノズル形成面２１ａよりも前面側に（インクの吐出方向に）はみ出ることはない。

次いで、インク吐出部材４０における天板４７の接合空間５２の並列方向端面に位置する側面４０ｓとインク供給部材５０の内側面５０ｓの互いの対向面間の隙間には、上記の接着剤や封止材を注入充填してその対向面間を接合する接合層５４Ｂを形成する。

このとき、その対向面４０ｓ、５０ｓにはノズル形成面２１ａ側またはその背面側のいずれから接着剤や封止材を注入してもよい。さらに、その接着剤や封止材としては、記録ヘッド２１が幅広長尺な部材同士を接合等することから、熱膨張や硬化熱により変形やクラック等の損傷が生じないように、常温硬化型でさらに弾性を有する材料を選択使用するのが好ましい。ここで、この接合層５４Ｂは、上述の接合層５４Ａと同様に、天板４７の上面４７ｕとインク吐出部材４０の側面４０ｓとに上記の接着剤を塗布してインク供給部材５０との間を接合するように形成してもよい。

このように本実施形態の記録ヘッド２１においては、天板４７に、通常の半導体製造プロセスによって共通液室３３およびインク供給口３４と共に接合空間５２を形成して接着剤を充填した接合材５３によりヒータ基板４６を接合している。このため、通常の製造工程を大きく変更することなく、インクＩの流通する共通液室３３に隣接する天板４７の両端側の端部領域４７Ｂにおいて、薄膜の接着層に加えて、接合空間５２の接合材５３をヒータ基板４６に接合させることができる。

したがって、天板４７とヒータ基板４６の接合面で、共通液室３３内のインクＩが端部領域４７Ｂ側の隙間に侵入しても、そのインクＩによる劣化（剥離）の進行をヒータ基板４６に密着接合する接合空間５２の接合材５３により制限できる。その結果、天板４７の両端側からのインクＩのリークを未然に防止して高品質な画像形成を実行することのできるプリンタ１００を提供することができる。

ここで、本実施形態のプリンタ１００の記録ヘッド２１は、ロール紙Ｐの紙幅の全域に亘って対面する長尺なノズル形成面２１ａを有するが、これに限るものではない。本実施形態の接合空間５２と接合材５３は、紙幅方向に移動する短尺な記録ヘッドにも適用してもよいことは言うまでもない。

次に、図１０は本発明の第２実施形態に係る記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置を適用したプリンタの一例を示す図である。ここで、本実施形態は、上述実施形態と略同様に構成されているので、同様の構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する。

＜プリンタの基本構成＞
プリンタ１００の記録ヘッド２１は、図１０に示すように、共通液室３３およびインク供給口３４が表裏にそれぞれ形成されて、両端側の端部領域１４７Ｂのそれぞれに接合空間１５２を形成されている天板１４７がヒータ基板４６に接合されている。

天板１４７の接合空間１５２は、上述実施形態の接合空間５２のように両面側に開口して連通することなく、ヒータ基板４６との接合面側のみで、共通液室３３の開口形状をノズル形成面２１ａの反対側の背面１４７ｂまで延長させた形状で開口している。この天板１４７の接合空間１５２には、上述実施形態の接合空間５２と同様に、上記の接着剤や封止材を注入充填されて天板１４７自体とヒータ基板４６とを開口面積全体で接合する接合材５３が形成される。この天板１４７は、ヒータ基板４６と共にインク吐出部材４０を構成して、ベースプレート３１に接着接合されて記録ヘッド２１に組み付けられる。

これにより、天板１４７でも、ヒータ基板４６に接合空間１５２の接合材５３が密着接合して、その天板１４７とヒータ基板４６との接合面に形成される隙間にインクＩが浸入して劣化（剥離）が進行することを制限することができる。

このように本実施形態の記録ヘッド２１においては、上述実施形態による作用効果に加えて、接合空間１５２を天板１４７のノズル形成面２１ａの反対側背面まで延長開口して接合材５３によるヒータ基板４６への接合面を拡大することができる。

したがって、天板４７とヒータ基板４６の接合面における隙間へのインクＩの侵入による劣化（剥離）の進行を接合材５３のより大きな接合面積でより確実に制限することができる。この結果、天板１４７の両端側からのインクＩのリークを未然に防止して高品質な画像形成を実行することのできるプリンタ１００を提供することができる。

ここで、本実施形態では、天板１４７の一面側のみに開口する接合空間１５２を形成するが、これに限らず、両面側に開口してもよい。しかしながら、天板１４７の両面側に接合空間１５２を開口させると、天板１４７の端辺がノズル形成面２１ａ側のみとなってハンドリング上の問題が発生する場合がある。このため、本実施形態のように片面のみに接合空間１５２を開口させる形状に形成するのが好適である。

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１０……用紙搬送ユニット
２０……画像記録ユニット
２１……記録ヘッド
２１Ｔ……インクタンク
２１ａ……ノズル形成面
２２……ノズル
２３……キャップ
２４……ブレード
３１……ベースプレート
３３……共通液室
３４……インク供給口
３９……インク流路
４０……インク吐出部材
４６……ヒータ基板
４６Ｈ……ヒータ
４７、１４７……天板
４７Ｂ、１４７Ｂ……端部領域
５２、１５２……接合空間
５３……接合材
５４Ａ、５４Ｂ……接合層
１００……プリンタ
２００……ホスト装置
Ａ……搬送方向
Ａｐ……画像形成位置
Ｉ……インク
Ｐ……ロール紙

Claims (7)

1. インクを吐出するノズルと、該ノズルから吐出させる前記インクを溜めるインク溜まりと、該インク溜まり内に前記インクの吐出圧力を発生させる圧力発生手段と、前記インク溜まりから前記ノズルに連通するインク吐出流路が形成されるインク吐出部材と、を備えるインクジェット記録装置用の記録ヘッドであって、
   前記インク吐出部材は、接合材により接合されて前記インク吐出流路を形成する複数の接合部材により構成され、
   前記接合部材の接合面の少なくとも一面に、前記接合材を注入可能に開口する注入開口部が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
2. 前記接合部材の一つは、前記インク吐出流路で前記インクの吐出圧力を発生可能に当該インク吐出流路の一面側を閉止するように接合される天板を構成し、
   前記天板に前記注入開口部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
3. 前記注入開口部は、前記ノズルを形成されるノズル形成面と異なる面に開口するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
4. 前記注入開口部は、前記接合部材の前記接合面から当該接合面の背面まで連通して開口するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
5. 前記注入開口部は、注入される前記接合材を貯留可能な空間に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
6. 前記接合材は、シリコーン系またはエポキシ系の充填接合可能な封止材により構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
7. 上記の請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の記録ヘッドを備えて、前記ノズルから前記インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録形成することを特徴とするインクジェット記録装置。

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